Linux內核設備驅動之虛擬文件系統的示例分析

小編給大家分享一下Linux內核設備驅動之虛擬文件系統的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

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 * 虛擬文件系統VFS
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(1)VFS介紹

虛擬文件系統VFS作為內核的子系統，為用戶空間程序提供了文件系統的相關接口。

VFS使得用戶可以直接使用open()等系統調用而無需考慮具體文件系統和實際物理介質。

VFS提供了一個通用的文件系統模型，該模型囊括了我們所能想到的文件系統的常用功能和行為。通過這個抽象層，就可以實現利用通用接口對所有類新的文件系統進行操作。

a.調用模型

write(): 用戶空間 -->

sys_write(): VFS -->

文件系統的寫方法: 文件系統 -->

物理介質

(2)VFS采用的主要對象

VFS采用了面向對象的思路，采用一組數據結構來代表通用的文件對象。

這些結構體在包含數據的同時也包含了操作這些數據的指針。

VFS中包括了四個主要的對象類型。

a.超級塊對象super_block

所有文件系統都必須實現超級塊，該對象用于存儲特定文件系統的信息，通常存儲在磁盤的特定扇區中，每個文件系統只有一個超級塊。

對于不基于磁盤的文件系統，比如基于內存的文件系統sysfs，linux會在使用現場創建超級塊并將其保存到內存中。

超級塊的結構體為super_block，定義在<linux/fs.h>。

超級塊的操作方法結構體為super_operations，也定義在fs.h中。

創建、管理和銷毀超級塊對象的代碼位于/fs/super.c。

在文件系統安裝時，內核會調用alloc_super()函數從磁盤讀取文件系統超級塊，并將其信息填充到內存中的超級塊對象中。

b.索引節點對象inode

索引節點對象包含了內核在操作文件或目錄是需要的全部信息，如文件的訪問控制權限，大小，擁有者，創建時間等。

系統把這些信息存儲在一個單獨的數據結構中，稱為索引節點。

一個文件在內存中只有一個索引節點對象，特殊文件(比如管道和設備文件)也有其對應的索引節點。

inode結構體定義在<linux/fs.h>，其對應的操作函數結構體為inode_operations

c.目錄項對象dentry

每個目錄項對象代表一個路徑中的特定部分，比如路徑/bin/vi，/、bin和vi都屬于目錄項對象。

目錄項對象沒有對應的磁盤結構，VFS根據字符串形式的路徑名現場創建。每個文件只對應一個dentry對象。

dentry結構體定義在<linux/dcache.h>中，對應的目錄項操作函數結構體dentry_operations也定義在<linux/dcache.h>中。

d.文件對象file

文件對象表示進程已經打開的文件。這個對象在open的時候創建，在close的時候銷毀。

因為多個進程可以同時打開和操作一個文件，所以一個文件可能在內存中有多個file對象。

文件對象由file結構體表示，定義在<linux/fs.h>中。file對象的操作函數結構體為file_operations，定義在<linux/fs.h>中。

這個函數集非常重要，其中包括了對文件的實際操作函數，用戶空間調用write，最終會調用到file_operations里的write。

我們要實現一個char類型的字符設備，也就是要實現file_operations中支持的函數。

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